酶的作用和本质学案.doc

第五章 细胞的能量供应和利用
第一节 降低化学反应活化能的酶
一、酶的作用和本质
学习重点：认识酶的作用及本质。
学习难点：学会分析、设计对照实验。
学习过程：
【自主学习】1
一、酶的作用： 概念：
场所：____________
1、细胞代谢： 实质：___________________________
意义：_____________________________
2、实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解
（1） 原理：____________________________________
H2O2酶分子数：Fe3+数= 1：25万
（2） 实验过程和现象：
试管编号
1
2
3
4
实验原理
过氧化氢在加热或Fe3＋或过氧化氢酶的作用下都可分解成水和氧气
第一步
每支试管各加入2 mL 3%的H2O2溶液
第二步

90 ℃热水浴
用滴管加2滴
3.5%FeCl3溶液
用滴管加2滴质量分数为20%肝脏研磨液
观   察
观察气泡冒出情况，并记录
现象

将点燃的卫生香放在液面上

原   因

结   论

(3)分析： 1号和2号对照说明：___________能促进H2O2 的分解速率
1号和3号对照说明：___________能促进H2O2 的分解速率
1号和4号对照说明：___________能促进H2O2 的分解速率
3号和4号对照说明：____________________________________
进行该实验的其他因素相同，而只有其中某一因素不同，观察其对实验结果的影响。如果结果不同，那么影响该结果的就是这个不同的因素。实验设计应遵循这一原则：即单一变量原则。

【合作探究】1
① 为什么要用新鲜的肝脏研磨液？

② 滴入肝脏研磨液和Fecl3溶液时，能否共用一支吸管？为什么？

③ 如果要探究温度对酶的活性的影响能否采用该实验来进行？为什么？

④如何理解酶的催化作用？

【自主学习】2控制变量：
① 变量：实验过程中_____________________的因素称为变量。
自变量：该实验要研究的变量， 的变量
因变量：随着__________的变化而变化的变量，可以通过观察、检测来确定
无关变量：除自变量外，实验中可能对____________________________因素
通常情况下，自变量是 ，因变量是 二者具有 关系，
实验目的在于探究 对 的影响。
② 对照实验的设计：
什么是对照实验：_________________________________________________
对照组：不接受自变量处理的对象组
除了 之外其它条件均相同，即遵循____________原则
实验组：接受自变量处理的对象组
【合作探究】2
①以本实验为例分析变量：
自变量：
因变量：
无关变量：
②以本实验为例分析： ________试管为对照组；________试管为实验组。
③无关变量会影响实验结果吗？如果会，无关变量应遵循什么原则？

④合理设计对照实验的一般操作步骤有哪些？

【自主学习】3酶的作用原理：
（1）活化能：分子从______转变为___________________________状态所需要的能量
（2）原理：同无机催化剂相比， 更显著，因而_________更高
（3）意义：使细胞代谢在______________条件下快速进行
【合作探究】3①加热为什么能促使H2O2的分解？加酶为化学反应提供了活化能吗？

②加酶为什么能促使H2O2的分解？而且比Fecl3有更高的催化效率呢？

【自主学习】4二、酶的本质：
1、探索历程：阅读教材P81-82页“关于酶的本质的探索”，完成以下空格：
（1）1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼鹰的消化实验，发现：胃具有___________作用；
（2）1857年，法国微生物学家巴斯德，发现酿酒中的发酵是由于_________的存在；
（3）德国化学家李比希，认为是酵母中的___________在酵母细胞死亡以后发挥作用；
（4）德国化学家毕希纳， 酵母细胞中某些物质在破碎后仍然能起催化作用，跟在活细胞中一样，并将这种物质命名为________;
(5)美国科学家萨姆纳，从刀豆种子中提取出_________,并用方法证明脲酶是___________
（6）20世纪80世纪，美国科学家切赫和奥特曼，发现少数______也具有催化作用。

2、酶的本质：
酶是__________产生的具有_____________的有机物，其中绝大多数的酶是________，少数酶是_________。
【课堂小结】：酶的作用：
酶的合成场所：
功能： 本质：
【评价反馈】
1.选用新鲜肝脏来比较过氧化氢在不同的条件下分解的实验，是因为新鲜的肝脏中
A.含Fe离子多 B.含酶的种类多 C.温度高 D.过氧化氢酶多且活性高
2. 下列有关生物体内酶的正确叙述是 ( )
A. 是有分泌功能的细胞产生的 B.有的从食物获得，有的从体内转化而来
C. 凡是活细胞,都能产生酶 D. 酶在代谢中有多种功能
3.细胞内合成酶的主要的场所是
A.细胞质       B.线粒体        C.核糖体         D.内质网
4. 在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是 （ ）
A．产生气泡 B.溶液呈蓝色 C.溶液呈紫色 D.产生砖红色沉淀
【课后思考】验证酶的专一性，应设计怎样的对照实验？
四、酶的特性
（一）特性：（1）高效性　　（2）专一性　（3）作用条件较温和(需适宜的温度、pH)
（二）如何证明酶具有高效性和专一性？
★实验1、验证酶具有高效性
实验组：底物＋生物催化剂（酶）→底物分解速率（产物形成速率）
对照组：底物＋无机催化剂→底物分解速率（产物形成速率）
实验中：自变量： 催化剂　　因变量：底物分解速率或产生生成速率
　　　　无关变量：　试剂的量、反应温度、pH等
★实例：比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率
　　1．原理：过氧化氢在化学催化剂Fe3+,生物催化剂酶的作用下，可以分解为水和氧
2．材料用具：略
3．实验步骤：
试
管
号
3%的
过氧化
氢溶液
控制变量
点燃的卫生香检测
实验处理
气泡
多少
1
2mL
滴加3.5%FeCl3溶液2滴
较多
燃烧但不猛烈
2
2mL
滴加20%肝脏研磨液2滴
很多
燃烧猛烈
4．结论：　　
5．分析讨论：
①实验的自变量：　 　 ②因变量：　 　③参考指标：　
6、思考：如何绘制酶高效性图？
★实验2：证明酶具有专一性
实验组：底物＋相应酶液→底物分解 对照组：相同底物＋另一种酶液→底物不分解
或：实验组：底物＋相应酶液→底物分解 对照组：另一底物＋相同酶液→底物不分解
实验中：自变量： 不同底物或酶液 因变量：底物是否被分解或有无产物生成
无关变量：试剂的量、反应温度、pH等
★实例：探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
　1．原理：　淀粉和蔗糖不具还原性，与斐林试剂不发生反应。用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而探究酶的专一性。
　2．材料用具：略
　3．实验步骤：
操作序号
项目
1号试管
2号试管
1
注入3%的可溶性淀粉溶液
2mL
/
2
注入3%的蔗糖溶液
/
2mL
3
注入新鲜淀粉酶溶液，并振荡
2mL
2mL
4
60℃温水保温
5min
5min
5
注入斐林试剂，并振荡
2mL
2mL
6
水溶加热
1min
1min
7
现象
砖红色沉淀
无砖红色沉淀
4．结论：
5．分析讨论：
　（1）为什么要将试管浸到60℃的温水保温？
　因为：一是淀粉酶在60℃左右时，催化效率最高；二是温度在这个实验设计中是无关变量，在60℃的温水中保温可排除温度对实验结果的干扰。
（2）为什么用斐林试剂而不用碘液？
____________________________________________________
___________________________________________________
6、思考：（1）如何绘制酶专一性的图？

（2）酶在反应前后有没有发生质和量的变化？_______________________
_______________________________________________________
（3）每一种酶都能催化所有化学反应吗？___________________________
________________________________________________________
（4）酶能改变化学反应平衡吗？___________________________________
　　_______________________________________________________
（5）酶与无机催化剂有何异同？　　　　　　　　　　　　　　　　　　

★五、影响酶促反应的因素
（一）酶的活性：影响酶活性的因素一定会影响酶促反应的速率。
　　1．表示方法：以单位时间内底物的减少量或产物的生成量来表示。
　2．影响因素：
酶促反应速率
温度
　（1）温度：
　图示含义：在较低温度时，随着温度
的升高，酶的活性也逐渐增强，达
到最适温度时，酶的活性最高，
但高于最适温度后酶的催化能力会
迅速下降，最后完全失去催化能力。
　　　（改变了酶的空间结构）
（2）pH：
酶促反应速率
PH
图示含义：酶的催化能力有一个最适pH，
　　　在低于最适pH时，随着pH的升
高，酶的催化能力也相应升高；
高于最适pH，随着pH升高，酶
的活性逐渐下降，最终失活。
（改变了酶的空间结构）
（二）底物浓度
酶促反应速率
底物浓度
图示含义：酶量一定的条件下，在一定
范围内随着底物浓度的增加，反
应速率也增加，但达到一定浓度
后不再增加，原因是受到酶数量
和酶活性影响。

（三）酶浓度
酶促反应速率
酶浓度
图示含义：在底物充足、其他条件适宜的条件
下，反应系统中不含有抵制酶活性和物质
及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促
反应速率与酶浓度成正比。
（四）激活剂与抑制剂
激活剂：可以提高酶的活性，但不是必需的。
抑制剂：使酶活性下降，但不会使酶变性。
抑制剂可分两种：可逆抑制作用与不可逆的抑制作用。
★六、探究温度（pH）对酶活性的影响
检测
底物分解速度或产物生成速度
底物＋T1(pH1)＋酶液
底物＋T2(pH2)＋酶液
　　　┊　　┊　　　┊
底物＋Tn(pHn)＋酶液
　思路：

　自变量：_______________ 因变量：____________________
无关变量：___________________________
实例1：探究温度对淀粉酶活性的影响。
1．实验原理：
（1）．淀粉遇碘后，形成蓝色的复合物。
（2）．淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖遇碘后不显色。
注：市售a-淀粉酶的最适温度约600C
2．方法步骤：
（1）、取3支试管，编上号（A、B、C），然后分别注入2mL可溶性淀粉溶液；
（2）、另取3支试管，编上号（a、b、c），然后分别注入1mL新鲜淀粉酶溶液；
（3）、将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成3组，分别放入沸水、
热水（约600C）和冰块中，维持各自的温度5min；
（4）、分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自的温度5min；
（5）、在3支试管中各滴入1-2滴碘液，摇匀后观察这3支试管中溶液颜色变化并记录；
思考题1、为什么用不同温度处理淀粉溶液或酶溶液，这是为什么？

思考题2、在试管A、B、C中分别能观察到什么现象？

思考题3、通过上述实验，你能得出什么结论？

思考题4、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？

实例2：探究PH值对酶活性的影响
（一）实验原理：
思考题5、请依据下面所列实验操作步骤，写出该实验的实验原理。
淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麦芽糖和葡萄糖，麦芽糖和葡萄糖是还原性糖，遇斐林试剂煮沸的情况下会有砖红色沉淀。
（二）操作步骤：用表格显示实验步骤：（注意操作顺序不能错）
序号
加入试剂或处理方法
试管
1
2
3
1
注入新鲜的淀粉酶溶液
1mL
1mL
1mL
2
注入蒸馏水
1mL
/
/
3
注入氢氧化钠溶液
/
1mL
/
4
注入盐酸
/
/
1mL
5
注入可溶性淀粉溶液
2mL
2mL
2mL
6
600C水浴保温5min

7
加入斐林试剂，边加边振荡
2mL
2mL
2mL
8
水浴加热煮沸1min

9
观察3支试管中溶液颜色变化变记录

思考题6、请在上表中填入你所观察到的实验现象。
思考题7、通过上述实验，你能得出什么结论？

思考题8、在上述实验中，自变量是什么？无关变量是什么？

思考题9、探究温度对酶活性的影响实验中是否可以用斐林试剂来检验实验结果？为什么？

七、其它实验：探究底物浓度或酶浓度对酶促反应速率的影响

8